當(dāng)前位置:首頁(yè)檢測(cè)中心基礎(chǔ)知識(shí) │ 三相瞬時(shí)功率的意義

三相瞬時(shí)功率的意義

  • 瀏覽次數(shù):12506次
  • 發(fā)布時(shí)間:2015/7/19 22:23:06
  • 作者:ljl_yinhe

  傳統(tǒng)的功率理論及其有功功率、無(wú)功功率等物理量都是建立在平均值定義上的,它們只適用于電壓、電流均為正弦波時(shí)的情況。有功功率代表了負(fù)載在一個(gè)周期內(nèi)消耗的能量,無(wú)功功率對(duì)于單相電路代表了電源和負(fù)載之間的能量交換;對(duì)于三相電路代表了各相之間及負(fù)載之間的能量交換。

正弦波情況下的三相功率

  在交流電路中,有功功率是指一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出或負(fù)載消耗的瞬時(shí)功率的積分的平均值(或負(fù)載電阻所消耗的功率),因此,也稱平均功率。對(duì)稱的三相正弦電路,其有功功率計(jì)算公式如下:

  P=3UPIPcosφ

  UP、IP分別為相電壓和相電流的有效值

  P=√3UIcosφ

  U、I分別為線電壓和線電流的有效值

  φ均為相電壓與相電流的相位差

  瞬時(shí)功率是指某一時(shí)刻電壓與電流的乘積,對(duì)稱的三相正弦電路,其瞬時(shí)功率計(jì)算公式如下:

  P=3UPIPcosφ

  UP、IP分別為相電壓和相電流的有效值

  φ均為相電壓與相電流的相位差

  可以發(fā)現(xiàn),對(duì)于對(duì)稱的三相正弦電路,三相瞬時(shí)功率等于三相有功功率,體現(xiàn)了系統(tǒng)的輸出或者負(fù)載的消耗功率恒定,功率沒(méi)有波動(dòng)。

三相瞬時(shí)無(wú)功功率理論

  由于非線性負(fù)載,電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生諧波,造成電網(wǎng)電壓、電流的畸變,波形已經(jīng)并非是正弦波。在非正弦情況下,以及任何過(guò)渡過(guò)程的情況,傳統(tǒng)的建立在平均值基礎(chǔ)上的功率理論已無(wú)法適用。在要求對(duì)快速變化的無(wú)功功率和高次諧波補(bǔ)償時(shí),出現(xiàn)了瞬時(shí)無(wú)功功率理論。

  瞬時(shí)無(wú)功功率理論最初被稱為pq理論,以p瞬時(shí)實(shí)功率和q瞬時(shí)虛功率定義為基礎(chǔ),完整定義了瞬時(shí)功率量:瞬時(shí)無(wú)功功率、瞬時(shí)有功功率等。將三相電路的電壓電流瞬時(shí)值ea、eb、ec和ia、ib、ic 采用Clark變換矩陣,從三相abc坐標(biāo)系中變換為兩項(xiàng)靜止 坐標(biāo)系瞬時(shí)電壓ea、eb和瞬時(shí)電流ia、ib,進(jìn)行研究。

  如圖1所示,矢量ea、eb和ia、ib可以分別得出電壓矢量e和電流矢量i:

2

3

a—b坐標(biāo)系中電壓電流矢量

  圖1  a—b坐標(biāo)系中電壓電流矢量

  然后對(duì)i向e和它的法線上進(jìn)行分解得到瞬時(shí)有功電流ip和瞬時(shí)無(wú)功電流iq為:

4

  電壓矢量e的模與ip、iq相乘可得瞬時(shí)無(wú)功功率q和瞬時(shí)有功功率p:

5

瞬時(shí)功率的典型應(yīng)用

01電網(wǎng)諧波檢測(cè)、無(wú)功分析、不平衡補(bǔ)償

  通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)姆椒?,能隨著負(fù)荷的變化而變化,具有良好的實(shí)時(shí)性和補(bǔ)償效果。最為廣泛的是有源電力濾波器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器。

02電機(jī)、變壓器的故障診斷

  故障情況下在定子、轉(zhuǎn)子電流中會(huì)產(chǎn)生特定頻率的諧波分量,通過(guò)測(cè)量電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)功率,然后進(jìn)行頻譜分析,來(lái)診斷相應(yīng)的故障。

  通過(guò)直接用變壓器兩側(cè)電壓、電流的采樣值計(jì)算出三相差瞬時(shí)功率并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析,根據(jù)變壓器在不同狀態(tài)下三相差瞬時(shí)功率所表現(xiàn)出的頻譜特性差異來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流。

03整流器逆變器運(yùn)行控制

  建立整流器、逆變器的瞬時(shí)功率控制閉環(huán)模型,根據(jù)交流側(cè)有功功率與直流側(cè)功率平衡,來(lái)制定開關(guān)器件的開關(guān)策略。運(yùn)用瞬時(shí)功率控制策略的變流系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,參數(shù)調(diào)試少。

04同步電機(jī)瞬時(shí)功率控制

  輸入瞬時(shí)有功功率決定了定子側(cè)磁場(chǎng)幅值變化速率,而輸入瞬時(shí)無(wú)功功率則決定了定子側(cè)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速率,可以通過(guò)控制電機(jī)輸入瞬時(shí)有功無(wú)功功率來(lái)控制電機(jī)磁場(chǎng)和輸出轉(zhuǎn)矩,以獲得快速的轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩。


Copyright 2010-2017 m.myyfit.com, All Rights Reserved 湖南銀河電氣有限公司 版權(quán)所有 湘ICP備09002592號(hào)-5